35m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支T型梁橋設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì).doc

鄭州大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 題 目：35m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支t型梁橋設(shè)計(jì) （凈-7+20.75m人行道） 指導(dǎo)教師： 職稱： 教授 學(xué)生姓名： 學(xué)號(hào)：20080460106專 業(yè)： 道路橋梁與渡河工程 院（系）： 水利與環(huán)境學(xué)院 完成時(shí)間： 2012年6月 2012年 6月 1 日9335m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支t型梁橋摘要本設(shè)計(jì)依據(jù)2004年新規(guī)范設(shè)計(jì)一座35米預(yù)應(yīng)力混凝土t形簡(jiǎn)支梁橋，設(shè)計(jì)中汽車荷載采用公路級(jí)設(shè)計(jì)，人群荷載取標(biāo)準(zhǔn)值。該橋標(biāo)準(zhǔn)跨徑35米，計(jì)算跨徑33.88米，主梁預(yù)制長(zhǎng)度34.96米，橋面寬為凈7+20.75m，采用4片主梁，間距2.1m，梁高2.2m，設(shè)5道橫隔梁，翼緣板采用剛結(jié)，預(yù)應(yīng)力筋采用12束24絲5碳素鋼絲，后張法施工，各主梁配筋及布置相同。本設(shè)計(jì)書共包括以下內(nèi)容： 1.縱橫斷面設(shè)計(jì) 根據(jù)規(guī)范要求確定主梁間距與主梁片數(shù)和主梁高度及各截面主要尺寸. 2. 主梁設(shè)計(jì) 主梁設(shè)計(jì)首先進(jìn)行內(nèi)力計(jì)算，主要由恒載內(nèi)力和活載內(nèi)力計(jì)算組成.內(nèi)力計(jì)算完成后，根據(jù)所算出的內(nèi)力對(duì)預(yù)應(yīng)力鋼束數(shù)進(jìn)行估算，進(jìn)行配筋，然后對(duì)鋼束進(jìn)行預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算，最后對(duì)主梁進(jìn)行強(qiáng)度,應(yīng)力和變形驗(yàn)算. 3. 橫隔梁設(shè)計(jì) 設(shè)置橫隔梁是為了保證各主梁共同受力和加強(qiáng)結(jié)構(gòu)整體性,本設(shè)計(jì)中采用偏心壓力法進(jìn)行橫隔梁計(jì)算.鑒于橋梁跨中處橫隔梁受力最大,只計(jì)算跨中橫隔梁內(nèi)力,其余橫隔梁可依據(jù)中橫隔梁偏安全選用相同的截面尺寸和配筋. 4. 行車道板設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)中行車道板的受力圖式為單向板，經(jīng)過內(nèi)力計(jì)算后選擇行車道板尺寸 5. 支座設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)的具體條件選擇采用板式橡膠支座。關(guān)鍵詞: 預(yù)應(yīng)力混凝土、t型梁、后張法。目錄abstractthe design is a 35-meter prestressed concrete simply supported t-beam bridge based on the design of the new rules in 2004,with the motor vehicles using the road load level , and the crowd load is from the standard value. the bridge span designed is 35 meters, and the calculation long-span is 33.88 meters, the main girder length is 34.96 meters, the prefabricated of bridge wide is net7+20.75m.the bridge uses five main girder with spacing 1.6m, and the beam is 2.2m high . there are 5 crossing beam located in the bridge, the beam flange plate uses just guitar, and the pretesting force muscle adopts12charcol plain steel wire5 ,the construction uses post-tensioned, the main beam reinforcement and layout is the same.a total of this design includes the following content:1. the arrange of longitudinal section and lateral sectionto identify the main beam and girder spacing and the main beam of a few films and a high degree of cross-section main dimensions in accordance with regulatory requirements2. main beams designfirst of all, the main beam design is for the calculation of internal forces, primarily calculated composing by cross-contained set of internal forces and internal force. after internal force calculation completed, the reinforcement is estimated according to the internal forces calculated on the number of pre-stressed beam of steel, and then pre-steel beam stress loss calculations, finally the main beam is carried out on intensity, stress and deformation check.3. crossing beam designingto make sure that all main beams rear the load together and to enhance the globality of the construction，this design goes on the crossing beam calculation with the method of corrected eccentricity pressures. we only calculate the internal force of the middle crossing beam because of the maximum force is in the place of the middle of the spanand the remaining cross-beam can be choose the same selection of sizes and reinforcement from the following cross-beam side for the security4. drive-way plank designing in this design, the force diagram of the drive-way plank is single direction plank. and the board size is options after the calculation of internal forces carriageway5. bearing designelastic bearer is adopted by the design of specific conditions.keywords: prestressed concrete; t-beam; post-tensioned目 錄摘要iabstractii第一章 緒 論1一、 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的構(gòu)造特點(diǎn)1二、發(fā)展概況1三、本文主要工作1第二章 主梁設(shè)計(jì)1一、設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置1二、主梁內(nèi)力計(jì)算7三、預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置16四、計(jì)算主梁截面幾何特征24五、鋼束預(yù)應(yīng)力損失計(jì)算28六、主梁截面承載力與應(yīng)力驗(yàn)算36七、主梁端部的局部承壓驗(yàn)算54八、主梁變形驗(yàn)算57九、橫隔梁計(jì)算62第三章 行車道板計(jì)算66一、懸臂板荷載效應(yīng)計(jì)算66二、 連續(xù)板荷載效應(yīng)計(jì)算67三、截面設(shè)計(jì)、配筋與承載力驗(yàn)算72第四章 支座設(shè)計(jì)74一、板式橡膠支座的計(jì)算74二、驗(yàn)算支座橡膠層總厚度74致謝76參考文獻(xiàn)77外文翻譯78外文資料翻譯譯文8335m預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支t型梁橋第一章 緒 論 一、 預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的構(gòu)造特點(diǎn) 預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋截面形式主要有板式，肋梁式和箱形截面。其中，板式、肋梁式截面構(gòu)造簡(jiǎn)單，施工方便，適用于中小跨徑橋梁；箱形截面的梁橋具有良好抗彎和抗扭性能，是大中跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁橋采用的主要結(jié)構(gòu)形式。 預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋具有以下主要特征： 1）混凝土材料以砂、石為主，可就地取材，成本較低； 2）結(jié)構(gòu)造型靈活，可模型好，可根據(jù)使用要求澆鑄成各種形狀的結(jié)構(gòu)； 3）結(jié)構(gòu)的耐久性和耐火性較好，建成后維修費(fèi)用較少； 4）結(jié)構(gòu)的整體性好，剛度較大，變性較小； 5）可采用預(yù)制方式建造，將橋梁的構(gòu)件標(biāo)準(zhǔn)化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)； 6）結(jié)構(gòu)自重較大，自重耗掉大部分材料的強(qiáng)度，因而大大限制其跨越能力； 7）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋可有效利用高強(qiáng)度材料，并明顯降低自重所占全部設(shè)計(jì)荷載的比重，既節(jié)省材料、增大其跨越能力，又提高其抗裂和抗疲勞的能力； 8）預(yù)應(yīng)力混凝土梁式橋所采用的預(yù)應(yīng)力技術(shù)為橋梁裝配式結(jié)構(gòu)提供了最有效的拼裝手段，通過施加縱向、橫向預(yù)應(yīng)力，使裝配式結(jié)構(gòu)集成整體，進(jìn)一步擴(kuò)大了裝配式結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍。二、發(fā)展概況 縱貫預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)異性能，特別是二十世紀(jì)五十年代以來，由于材料性能不斷改進(jìn)，設(shè)計(jì)理論日趨完善，施工工藝的革新創(chuàng)造，使得用這種新穎材料修建的橋梁獲得了很大發(fā)展，在橋梁工程占有日趨重要的地位。目前，預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁的最大跨徑已超過76m,連續(xù)剛構(gòu)橋的最大跨徑已超301m。三、本文主要工作本文主要了解橋梁的構(gòu)造形式，設(shè)計(jì)35m跨徑預(yù)應(yīng)力混凝土t型梁橋，包括縱橫截面布置，主梁設(shè)計(jì)，橫隔梁設(shè)計(jì)，行車道板設(shè)計(jì)等。介紹了解各種數(shù)據(jù)的來源，了解相關(guān)規(guī)范的規(guī)定等。第二章 主梁設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)資料及構(gòu)造布置 1 設(shè)計(jì)目的通過設(shè)計(jì)，全面掌握公路預(yù)應(yīng)力公路橋梁的設(shè)計(jì)過程，培養(yǎng)和運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí)的能力。達(dá)到能適應(yīng)橋梁工程施工、設(shè)計(jì)和管理的基本要求水平。2 基本資料2.1 橋面跨徑及橋?qū)拑艨眨簶?biāo)準(zhǔn)跨徑：=35.00m（墩中心距離）；計(jì)算跨徑：=33.88m（支座中心距離）；主梁全長(zhǎng)：=34.96m（主梁預(yù)制長(zhǎng)度）；橋面凈空：凈7m+20.75m（人行道）2.2 設(shè)計(jì)荷載： 公路級(jí)，人群荷載3.0kn/m2，人行道板4.0 kn/m2，每側(cè)欄桿、防撞欄重力的作用力分別為1.52 kn/m和4.99kn/m2.3 材料及工藝：混凝土：主梁用c40，人行道、欄桿及橋面鋪裝用c20。預(yù)應(yīng)力鋼筋束：yb255-64標(biāo)準(zhǔn)的5mm的碳素鋼絲，每束由24絲組成；普通鋼筋：直徑大于等于12mm的用hrb335鋼筋或其它級(jí)熱軋螺紋鋼筋；直徑小于12mm的均用熱軋r235光圓鋼筋。鋼板及角鋼：制作錨頭下支撐墊板、支座墊板等均用普通a3碳素鋼，主梁間的聯(lián)接用16mn低合金結(jié)構(gòu)鋼板。施工工藝：按后張法施工工藝制作主梁，預(yù)留預(yù)應(yīng)力鋼絲孔道，孔道由直徑50mm抽拔橡膠管形成，錨具采用45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼的錐形錨具。2.4 設(shè)計(jì)參考文獻(xiàn)：（1）交通部頒公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范（jtg d602004）（2）交通部頒公路鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范（jtg d622004）（3）葉見曙編，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理，人民交通出版社，1997年4月版（4）姚玲森編，橋梁工程，人民交通出版社，1985年12月版（5）劉齡嘉編，橋梁工程，人民交通出版社，2007年1月版3橫截面布置3.1 主梁間距與主梁片數(shù)主梁間距通常應(yīng)隨梁高與跨徑的增大而加寬為經(jīng)濟(jì),同時(shí)加寬翼板對(duì)提高主梁截面效率指標(biāo)很有效，考慮人行道設(shè)計(jì)適當(dāng)，根據(jù)設(shè)計(jì)資料，采用主梁間距為2100mm,預(yù)制寬度為1600mm，吊裝后鉸縫寬為500mm。凈7+20.75m的橋?qū)拕t選用四片主梁，其橫斷面形式如圖1所示。表1 基本計(jì)算數(shù)據(jù)表名稱項(xiàng)目符號(hào)單位數(shù)據(jù)混凝土立方強(qiáng)度mpa40彈性模量mpa3.25104軸心抗壓標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度mpa26.8軸心抗拉標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度mpa2.40軸心抗壓設(shè)計(jì)強(qiáng)度mpa18.4軸心抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度mpa1.65預(yù)施應(yīng)力階段容許壓應(yīng)力0.70mpa20.72容許拉應(yīng)力0.70mpa1.757使用荷載作用階段標(biāo)準(zhǔn)荷載組合：容許壓應(yīng)力0.50mpa16.2容許主壓應(yīng)力0.60mpa19.44短期效應(yīng)組合：容許拉應(yīng)力-0.85mpa0容許主拉應(yīng)力0.60mpa1.59#5mm消除應(yīng)力光面鋼絲標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度mpa1670彈性模量mpa2.05105抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度mpa1140最大控制應(yīng)力0.75mpa1252.5持久狀態(tài)應(yīng)力標(biāo)準(zhǔn)荷載組合0.65mpa1209普通鋼筋hrb335鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度mpa280標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度mpa335彈性模量mpa2.0105r235光圓鋼筋抗拉設(shè)計(jì)強(qiáng)度mpa195標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度mpa235彈性模量mpa2.01053.2 主梁跨中截面主要尺寸擬定3.2.1 主梁高度預(yù)應(yīng)力混凝土簡(jiǎn)支梁橋的主梁高度與其跨徑之比通常在115125之間，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中高跨比約在118119。當(dāng)建筑高度不受限制時(shí)，增大梁高往往是較經(jīng)濟(jì)的方案，因?yàn)樵龃罅焊呖梢怨?jié)省預(yù)應(yīng)力鋼束用量，同時(shí)梁高加大一般只是腹板加高，而混凝土用量增加不多。綜上所述，本題中取用2200mm的主梁高度是比較合適的。3.2.2 主梁截面細(xì)部尺寸圖1 結(jié)構(gòu)尺寸圖（尺寸單位：cm）t梁翼板的厚度主要取決于橋面板承受車輪局部荷載的要求，還應(yīng)考慮能否滿足主梁受彎時(shí)上翼板抗壓強(qiáng)度的要求。本設(shè)計(jì)預(yù)制t梁的翼板厚度取用140mm，翼板根部加厚到230mm以抵抗翼板緣根部較大的彎矩。在預(yù)應(yīng)力混凝土梁中腹板內(nèi)主拉應(yīng)力較小，腹板厚度一般由布置預(yù)制孔管的構(gòu)造決定，同時(shí)從腹板本身的穩(wěn)定要求出發(fā)，腹板厚度不宜小于其高度的115。本設(shè)計(jì)腹板厚度取160mm。馬蹄尺寸基本由布置預(yù)應(yīng)力鋼束的需要確定，設(shè)計(jì)實(shí)踐表明，馬蹄面積占截面總面積的1020為合適。本設(shè)計(jì)中考慮到主梁需要配置較多的鋼束，將鋼束按三層布置，一層最多排三束，同時(shí)還根據(jù)公預(yù)規(guī)對(duì)鋼束凈距及預(yù)留管道的構(gòu)造要求，初擬馬蹄寬度為360mm，高度280mm，馬蹄與腹板交接處做三角過渡，高度100mm，以減小局部應(yīng)力。按照以上擬定的外形尺寸，就可繪出預(yù)制梁的跨中截面布置圖（見圖2）。圖2 跨中截面尺寸圖（尺寸單位：mm）3.2.3 計(jì)算截面幾何特征將主梁跨中截面劃分成五個(gè)規(guī)則圖形的小單元，截面的幾何特性列表計(jì)算見表2。 表2 跨中截面幾何特性計(jì)算表（大毛截面）分塊名稱分塊面積(cm2)分塊面積形心至上緣距離(cm)分塊面積至上緣靜矩=(cm3)分塊面積的自身慣矩 (cm4)=-(cm)分塊面積對(duì)截面形心的慣矩=(cm4)=+(cm4)=2=+翼板29407205804802057.51097237569771776三角承托6481711016291653.39118471881850104腹板28481032315447519669-32.609302841110548080下三角100158.66715866.7555.6-88.276779265779820.6馬蹄100820620764865856-135.60918536919186027757544486654.7 41552555.9注：截面形心至上緣距離：跨中截面幾何特性計(jì)算表（小毛截面）分塊名稱分塊面積(cm2)分塊面積形心至上緣距離(cm)分塊面積至上緣靜矩=(cm3)分塊面積的自身慣矩 (cm4)=-(cm)分塊面積對(duì)截面形心的慣矩=(cm4)=+(cm4)=2=+翼板224071568036586.763.39190012589037844三角承托6481711016291653.39118471881850104腹板28481032315447519669-32.609302841110548080下三角100158.66715866.7555.6-88.276779265779820.6馬蹄100820620764865856-135.60918536919186027756844481754.7 40818624.6注：截面形心至上緣距離：3.2.4 檢驗(yàn)截面效率指標(biāo)：上核心距 下核心距截面效率指標(biāo) 表明以上初擬的主梁跨中截面尺寸時(shí)合理的。4 橫截面沿跨長(zhǎng)的變化如圖1所示，本設(shè)計(jì)主梁采用等高形式，橫截面的t梁翼板厚度沿跨長(zhǎng)不變，馬蹄部分為配合鋼束彎起而從跨徑四分點(diǎn)附近開始向支點(diǎn)逐漸抬高。梁端部區(qū)段由于錨頭集中力的作用而引起較大的局部應(yīng)力，同時(shí)也為布置錨具的需要，在距梁端一倍梁高范圍內(nèi)將腹板加厚到與馬蹄同寬。變化點(diǎn)截面（腹板開始加厚處）到支點(diǎn)的距離為1800mm，其中還設(shè)置一段長(zhǎng)為500mm的腹板加厚過渡段。5 橫隔梁的設(shè)置模型試驗(yàn)結(jié)果表明，主梁在荷載作用位置的彎矩橫向分布，在當(dāng)該位置有橫隔梁時(shí)比較均勻，否則主梁彎矩較大。為減少對(duì)主梁設(shè)計(jì)起主要控制作用的跨中彎矩，在跨中位置設(shè)置一道中橫隔梁；當(dāng)跨度較大時(shí)，四分點(diǎn)處也宜設(shè)置內(nèi)橫隔梁。本設(shè)計(jì)在橋跨中點(diǎn)和兩個(gè)四分點(diǎn)及梁端共設(shè)置五道橫隔梁，其間距為8.47m。橫隔梁的高度取用1.94m，平均厚度為0.15m。二、主梁內(nèi)力計(jì)算 根據(jù)上述梁跨結(jié)構(gòu)縱、橫截面的布置，并通過活載作用下的梁橋荷載橫向分布計(jì)算，可分別求得主梁控制截面（一般取跨中、四分點(diǎn)、變化點(diǎn)截面和支點(diǎn)截面）的恒載和最大活載內(nèi)力，然后再進(jìn)行主梁內(nèi)力組合。1. 恒載內(nèi)力計(jì)算1.1預(yù)制梁自重1.1.1預(yù)制梁自重按跨中截面計(jì)，主梁恒載集度： 1.1.2由于支點(diǎn)段梁增加的重力折算成恒載集度：1.1.3由于馬蹄抬高和腹板加寬所增加的重量折算成恒載集度為： 1.1.4邊主梁的橫隔梁中橫隔梁體積：端橫隔梁體積：故橫隔梁恒載集度： 1.1.5預(yù)制梁恒載集度： 1.2二期恒載 1.2.1 現(xiàn)澆t梁翼板集度1.2.2 邊梁現(xiàn)澆部分橫隔梁橫隔梁（現(xiàn)澆部分）體積故：1.2.3 鋪裝8cm混凝土鋪裝：5cm瀝青鋪裝：故將橋面鋪裝均攤給四片主梁，則：1.2.4 欄桿一側(cè)人行欄： 一側(cè)防撞欄：若將兩側(cè)人行欄，防撞欄均攤給四片主梁，則：1.2.5 邊梁二期恒載集度：1.3恒載內(nèi)力如圖3所示，設(shè)x為計(jì)算截面離左支座的距離，并令,則：主梁彎距和剪力的計(jì)算公式分別為：恒載內(nèi)力計(jì)算見表3。圖3永久作用效應(yīng)計(jì)算圖式 表3 恒載內(nèi)力(1號(hào)梁)計(jì)算計(jì)算數(shù)據(jù)l=33.88m l2=1147.854項(xiàng)目跨中四分點(diǎn)變化點(diǎn)四分點(diǎn)變化點(diǎn)支點(diǎn)0.50.250.043230.250.0432300.1250.09380.02070.250.45670.5一期恒載 (kn/m)22.2883220.6162416.750533.334189.448345.553378.896二期恒載 (kn/m)11.081601.061201.435265.13694.180172.048188.3602 活載內(nèi)力計(jì)算2.1 沖擊系數(shù)和車道折減系數(shù) 按橋規(guī)4.3.2條規(guī)定，結(jié)構(gòu)的沖擊系數(shù)與結(jié)構(gòu)的基頻有關(guān)，因此要先計(jì)算結(jié)構(gòu)的基頻。簡(jiǎn)支梁橋的基頻可采用下列公式估算：其中：根據(jù)本橋的基頻，計(jì)算出汽車荷載的沖擊系數(shù)為：根據(jù)橋規(guī)4.3.1條，兩車道折減系數(shù)為1，不需要折減，本橋按兩車道設(shè)計(jì)，故在計(jì)算中活載作用時(shí)，不需要進(jìn)行車道折減。2.2 主梁的荷載橫向分布系數(shù)2.2.1跨中的荷載橫向分布系數(shù)mc如前所述，本設(shè)計(jì)橋跨內(nèi)設(shè)五道橫隔梁，具有可靠的橫向聯(lián)系，承重結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)寬比為：所以可以按修正的剛性橫梁法來繪制橫向影響線并計(jì)算橫向分布系數(shù)mca.主梁抗扭慣矩對(duì)于t形梁截面，抗扭慣矩可近似按下式計(jì)算式中：bi和ti相應(yīng)為單個(gè)矩形截面的寬度和高度；ci矩形截面的抗扭剛度系數(shù)； m梁截面劃分成單個(gè)矩形截面的個(gè)數(shù)。對(duì)于跨中截面，翼緣板的換算平均厚度： 馬蹄部分的換算平均厚度： 的計(jì)算見表4 表計(jì)算表分塊名稱(cm)(cm)/翼緣板21018.50.08810.33334.43214腹 板168.5160.09490.33332.30059馬 蹄36330.91670.15271.975538.70826圖4橫向影響線豎向坐標(biāo)值計(jì)算圖示（尺寸單位：mm）b.計(jì)算抗扭修正系數(shù) 主梁間距相同，同時(shí)將主梁近似的看成等截面，則得：式中: 與主梁片數(shù)n有關(guān)的系數(shù)，當(dāng)=4時(shí), =1.067; =0.4eh；=34m；=7.9；=0.40818624 m4計(jì)算得：=0.8557c.按修正的剛性橫梁計(jì)算橫向影響線豎向影響線豎坐標(biāo)值： 式中：n=4 表5 計(jì)算所得的梁號(hào)13.150.7-0.20.40.121.050.30.20.2670.233d.計(jì)算荷載橫向分布系數(shù)。1、2號(hào)主梁橫向影響線和最不利布載圖式如圖5所示，對(duì)于1號(hào)梁，則：可變作用（汽車公路級(jí)）:汽車：人群：2.2.2支點(diǎn)截面的荷載橫向分布系數(shù)如圖5所示,按杠桿原理法繪制荷載橫向分布影響線并進(jìn)行布載,1號(hào)梁活載的橫向分布系數(shù)計(jì)算如下： 汽車：人群：2.2.3橫向分布系數(shù)匯總(見表6)表6 號(hào)梁可變作用橫向分布系數(shù)可變作用類別公路-級(jí)0.6580.500人群0.8041.345圖5支點(diǎn)的橫向分布系數(shù)計(jì)算圖式（尺寸單位：mm）2.3 計(jì)算活載內(nèi)力 在活載內(nèi)力計(jì)算中，本設(shè)計(jì)對(duì)于橫向分布系數(shù)的取值作如下考慮：計(jì)算主梁活載彎矩時(shí)，均采用全跨統(tǒng)一的橫向分布系數(shù)鑒于跨中和四分點(diǎn)剪力影響線的較大坐標(biāo)位于橋跨中部（見圖6），故也按不變的來計(jì)算。求支點(diǎn)和變化點(diǎn)截面活載剪力時(shí)，由于主要荷重集中在支點(diǎn)附近而應(yīng)考慮支撐條件的影響，按橫向分布系數(shù)沿橋跨的變化曲線取值，即從支點(diǎn)到l/4,橫向分布系數(shù)與值直線過渡，其余區(qū)段取值。由橋規(guī)4.3.1查知：公路級(jí)的集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值 均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：計(jì)算彎矩時(shí)：計(jì)算剪力時(shí)：2.3.1計(jì)算跨中截面最大彎距及相應(yīng)荷載位置的剪力和最大剪力及相應(yīng)荷載位置的彎距采用直接加載求活載內(nèi)力,如圖7示出的計(jì)算圖式,計(jì)算公式： 式中：所求截面汽車（人群）標(biāo)準(zhǔn)荷載的彎矩或剪力； 車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值；車道集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值；影響線上同號(hào)區(qū)段的面積； 影響線上最大坐標(biāo)值汽車荷載橫向折減系數(shù)，兩車道取=1.0圖6跨中截面作用效應(yīng)計(jì)算圖式可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：可變作用（汽車）效應(yīng)：可變作用（人群）效應(yīng)：根據(jù)橋規(guī)4.3.5條，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值取規(guī)定值的1.15倍。 2.3.2求四分點(diǎn)截面的最大彎矩和最大剪力可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)：可變作用（人群）效應(yīng)：2.3.3求變化點(diǎn)截面的最大彎矩和剪力可變作用（汽車）標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)： 可變作用（人群）效應(yīng)：2.3.4求支點(diǎn)截面的最大剪力可變作用（汽車）效應(yīng)：可變作用（汽車）沖擊效應(yīng)： 可變作用（人群）效應(yīng)：3 主梁作用效應(yīng)組合本設(shè)計(jì)按橋規(guī)4.1.64.1.8條規(guī)定，根據(jù)可能同時(shí)出現(xiàn)的作用效應(yīng)選擇了三種最不利效應(yīng)組合：短期效應(yīng)組合、標(biāo)準(zhǔn)效應(yīng)組合和承載能力極限狀態(tài)基本組合，見表7 表7 主梁作用效應(yīng)組合 序號(hào)荷載類別跨中截面四分點(diǎn)截面變化點(diǎn)截面支點(diǎn)(knm)(kn)(knm)(kn)(knm)(kn)(kn)第一期恒載3220.61602416.750189.448533.334345.553378.896第二期恒載1601.0601201.43594.180265.136172.048188.360總恒載=+4821.67603618.185283.628798.470517.601567.256可變作用(人群)452.8112.21366.6728.95125.1445.9253.49可變作用(汽車)公路2160.26109.391726.58180.74495.42216.83224.09可變作用（汽車）沖擊462.2923.41369.4938.68106.0246.4047.96(7)標(biāo)準(zhǔn)組合=+(3)+7897.04154.016080.93530.001525.05826.75892.80(8)短期組合=+0.7（5）+(6)6786.6788.785193.46437.101270.40715.30777.61(9)極限組合v=1.2(3)+1.4(4)+(5)+1.12(6)9964.73199.607686.99677.731940.341041.071121.49三、預(yù)應(yīng)力鋼束的估算及其布置1.跨中截面鋼束的估算和確定（1） 按正常使用極限狀態(tài)的應(yīng)力要求估算鋼束數(shù) 對(duì)于簡(jiǎn)支梁帶馬蹄的t形截面，當(dāng)截面混凝土不出現(xiàn)拉應(yīng)力控制時(shí)，則得到鋼束數(shù)n的估算公式： 式中持久狀態(tài)使用荷載產(chǎn)生的跨中彎矩標(biāo)準(zhǔn)組合值 與荷載有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，取用0.565 一股鋼筋束截面積，為 在一中已經(jīng)計(jì)算出橋面跨中截面 初估，鋼束偏心距為： 1號(hào)梁：（2） 按承載能力極限狀態(tài)估算鋼束數(shù) 根據(jù)極限狀態(tài)的應(yīng)力計(jì)算圖示，受壓區(qū)混凝土達(dá)到極限強(qiáng)度，應(yīng)力圖示呈矩形，同時(shí)預(yù)應(yīng)力鋼束也達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度，則鋼束數(shù)的估算公式為： 式中：承載能力極限狀態(tài)的跨中最大彎矩 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，一般取用0.75-0.77，此處取用0.76 預(yù)應(yīng)力鋼束的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，為1140計(jì)算得：根據(jù)上述兩種狀態(tài)，取用鋼束數(shù)為102 預(yù)應(yīng)力鋼束布置2.1 確定跨中截面及錨固端截面的鋼束位置2.1.1對(duì)于跨中截面，在保證布置預(yù)留管道構(gòu)造要求的前提下，盡可能使鋼束群重心的偏心距大些，本設(shè)計(jì)采用直徑50mm抽拔橡膠管成型的管道，根據(jù)公預(yù)規(guī)9.1.1條規(guī)定，管道至梁底和梁側(cè)凈矩不應(yīng)小于3cm及管道直徑的1/2。根據(jù)公預(yù)規(guī)9.4.9條規(guī)定，水平凈矩不應(yīng)小于4cm及管道直徑的0.6倍，在豎直方向可疊置。根據(jù)以上規(guī)定，取管道凈距50mm，至梁底的凈距59mm,跨中截面的細(xì)部構(gòu)造如圖8a）所示。由此可直接得出鋼束群重心至梁底距離為：2.1.2為了方便張拉操作，將所有的鋼束都錨固在梁端，對(duì)于錨固端截面，鋼束布置通?？紤]下述兩個(gè)方面：一是預(yù)應(yīng)力鋼束合力重心盡可能靠近形心，使截面均勻受壓；二是考慮錨固布置的可能性，以滿足張拉操作方便等要求。按照上述錨頭布置的“均勻”、“分散”等原則，錨固端截面所布置得鋼束如圖8b)所示。鋼束重心至梁底距離：為驗(yàn)核上述布置的鋼束群重心位置，需計(jì)算錨固端截面幾何特性。圖7示出計(jì)算圖示，錨固端截面特性計(jì)算見表8所示。 圖7 鋼束布置圖（尺寸單位：mm）表8 鋼束錨固截面幾何特性計(jì)算表 分塊名稱(cm2)(cm)(cm3)(cm4)(cm)(cm4)(cm4)=+翼板29407205804802075.71684764016895660三角承托480.516.587966.961603.3466.1221006762102279腹板741611786767226225448-34.387248493495029710836.5896218.753948237其中： 故計(jì)算得：上核心距下核心距 說明鋼束群重心處于截面的核心范圍內(nèi)。2.2 鋼束起彎角和線形的確定確定鋼束起彎角時(shí)，既要照顧到由其彎起產(chǎn)生足夠的豎向預(yù)剪力，又要考慮到所引起的摩擦預(yù)應(yīng)力損失不宜過大。為此，本設(shè)計(jì)將端部錨固端截面分成上、下兩部分（見圖8），上部鋼束的彎起角定為12下部鋼束彎起角定為7。為簡(jiǎn)化計(jì)算和施工，所有鋼束布置的線形均中間為直線兩端加圓弧，并且整根鋼束都布置在同一個(gè)豎直面內(nèi)。 圖8 鋼束群重心位置復(fù)核圖式（尺寸單位：mm） 圖9 封錨端混凝土塊尺寸圖（尺寸單位：mm）2.3鋼束計(jì)算2.3.1計(jì)算鋼束起彎點(diǎn)到跨中的距離錨固點(diǎn)到支座中心線的水平距離（見圖9）為：圖10示出鋼束計(jì)算圖示，鋼束起彎點(diǎn)至跨中的距離x2列表計(jì)算在表9內(nèi)。圖10 鋼束計(jì)算圖式（尺寸單位：mm） 表9 x2計(jì)算表 鋼束號(hào)起彎高度c(cm)（cm）（cm）（cm）n1(n2)24.170.992550.121873234.90394.241338.08n3(n4)44.370.992550.121875946.31724.671003.96n5（n6）64.5 70.992550.121878657.721055.11669.84n7114.1120.978150.207915221.971085.71648.16n8129.3120.978150.207915917.621230.34498.22n9144.5120.978150.207916613.271374.98348.27n10159.7120.978150.207917308.921519.61198.322.3.2控制截面的鋼束重心位置計(jì)算各鋼束重心位置計(jì)算由圖10所示的幾何關(guān)系，當(dāng)計(jì)算截面在曲線段時(shí)，計(jì)算公式為： 其中：鋼束在計(jì)算截面處鋼束重心到梁底的距離；計(jì)算截面處鋼束的升高值；鋼束起彎前到梁底的距離；鋼束彎起半徑（見表10）。 表10 計(jì)算各截面的鋼束位置截面鋼束號(hào)(cm)(cm) (cm) (cm) (cm)四分點(diǎn)n1（n2）鋼 束 未 彎 起5.95.9n3（n4）鋼 束 未 彎 起15.715.7n5（n6）x1=847- x2180.168657.720.020809170.999783471.87525.527.375n7201.845221.970.038652080.999252733.9025.99.802n8351.785917.620.059446190.9982315110.46515.726.165n9501.736613.270.075867160.9971179319.06025.544.560n10651.687308.920.089162280.9960171129.11135.364.411變化點(diǎn)n1（n2）x1=1488- x2181.923234.900.056236670.998417475.1195.911.019n3（n4）516.045946.310.086783230.9962272222.43415.738.134n5（n6）850.168657.720.098196750.9951670241.94325.567.343n7871.845221.970.166956150.9859643273.2945.979.194n81021.785917.620.172667390.9819801988.88215.7104.582n91171.736613.270.177178610.98417871104.63025.5130.130n101321.687308.920.180831090.98351417120.49435.3155.794 支點(diǎn)n1（n2）x1=1694- x2361.923234.900.11187980.9937217520.3105.926.210n3（n4）696.045946.310.117054110.9931255440.87815.756.578n5（n6）1030.168657.720.118987450.9928957661.50725.587.007n71051.845221.970.201425900.97950376107.0315.9112.931n81201.785917.620.203085020.97916111123.31715.7139.017n91351.736613.270.204396610.97888816139.61825.5165.118n101501.687308.920.205458540.97866582155.93035.3191.230 圖11 各截面示意圖2.4 鋼束長(zhǎng)度計(jì)算一根鋼束的長(zhǎng)度為曲線長(zhǎng)度、直線長(zhǎng)度與兩端工作長(zhǎng)度（270cm）之和，其中鋼束的曲線長(zhǎng)度可按圓弧半徑與彎起角度進(jìn)行計(jì)算。通過每根鋼束長(zhǎng)度計(jì)算，就可得出一片主梁和一孔橋所需鋼束的總長(zhǎng)度，以利備料和施工。計(jì)算結(jié)果見表11所示。 表11 各計(jì)算截面的鋼束位置及鋼束群重心位置 鋼束號(hào)鋼束彎起角度曲線長(zhǎng)度直線長(zhǎng)度鋼束有效長(zhǎng)度鋼束預(yù)留長(zhǎng)度鋼束長(zhǎng)度=+n1（n2）3234.90 7395.221338.083466.607023606.602n3（n4）5946.31 7726.481003.963460.881403600.882n5（n6）8657.72 71057.74669.843455.161403595.162n75221.97 121093.69648.163483.701403623.70n85917.62 121239.38498.223475.201403615.20n96613.27 121385.08348.273466.701403606.70n107308.92 121530.78198.323458.201403598.20 36049.08注：?jiǎn)挝粸?cm)每孔橋（四片梁）的鋼束計(jì)算長(zhǎng)度：36049.084=1441.96 m 四、計(jì)算主梁截面幾何特征本節(jié)在求得各驗(yàn)算截面的毛截面特征和鋼束位置的基礎(chǔ)上，計(jì)算主梁凈截面和換算截面的面積、慣性距及梁截面分別對(duì)重心軸、上梗肋與下梗肋的靜矩，最后匯總成截面特征植總表，為各受力階級(jí)的應(yīng)力驗(yàn)算準(zhǔn)備計(jì)算數(shù)據(jù)。現(xiàn)以跨中截面為例，說明其計(jì)算方法，在表15中亦示出其他截面特征值的計(jì)算結(jié)果。1 截面面積及慣矩計(jì)算計(jì)算公式如下：a.截面幾何特征計(jì)算截面積 截面慣矩 取用預(yù)制梁截面(翼緣板寬度b1=158 cm)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果見表12。b.算截面幾何特性計(jì)算截面積 截面慣矩 以上式中 ： 、土毛截面面積和慣矩；、分別為一根管道截面面積和鋼束截面積；, 分別為凈截面和換算截面重心到主梁上緣的距離；分面積重心到主梁上緣的距離；計(jì)算面積內(nèi)所含的管道（鋼束）數(shù)；鋼束與混凝土的彈性模量比值；由表1得 =6.308 表12 跨中截面面積和慣矩計(jì)算表 截面分塊名稱分塊面積（cm2）分塊面積重心至上緣距離（cm）分塊面積對(duì)上緣靜矩（cm）全截面重心到上緣距離（cm）分塊面積的自身慣矩（cm4）di=ys-yi(cm)分塊截面對(duì)截面形心的慣矩iy=aidi2(cm4)i=it+iy(cm4)b1=160cm凈截面毛截面(見表2)684470.39481754.766.5140818624.6-3.88103032.337333098扣管道面積(na)-196.35201.71-39603.8略-135.19-3588558.66647.65442150.940818624.6-3485526.3b1=210cm換算截面毛截面(見表8)754464.51486654.768.71415525554.2133076.245902940